第3章关系代数与关系数据库理论
数据库原理教学大纲
《数据库原理》课程教学大纲课程代码：090131118课程英文名称：Principles of Database课程总学时：48 讲课：40 实验（上机）：8适用专业：信息与计算科学大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标数据库原理是全面介绍数据库理论的一门基础课程，数据库技术已经成为计算机信息系统与应用系统的核心技术和重要基础，信息与计算技术都离不开数据库。
因此《数据库原理》已经成为我们信息与计算科学专业的专业必修课之一。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1. 基本知识：要求学生能够掌握数据库相关基本知识。
例如掌握数据模型、数据库系统构成、SQL语句等。
2. 基本理论和方法：关系数据库、关系数据理论、数据库系统维护和数据库设计等。
3. 基本技能：学生能够应用数据库设计技术、规范化理论、E-R图的绘制、SQL语言等技术设计和解决数据库应用管理系统方面的问题，具有相关的应用技术和能力。
（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。
讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
2．教学手段：在教学中采用电子教案及多媒体教学系统等先进教学手段，结合实际的软件环境，动手实践，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
3.课程各章节内容在重点、深度和广度方面的说明：1） SQL语言的讲解为全书的重点，学生必须掌握。
2）第五部分重点为关系数据库的规范化的几个范式，数据依赖的公理系统，模式的分解为较高要求，可视学生理解情况删减。
3）课程内容中带星号的部分为较高要求，可酌情省略。
4）本课可安排一定的用高级语言实际开发存取数据库的应用程序的内容，让学生切身体会数据库的作用。
第3章 关系数据库
3）用户定义的完整性 ） 由用户自己根据情况， 由用户自己根据情况，对数据库中数据所做的规定称 为用户定义的完整性规则，也称为域完整性规则。 为用户定义的完整性规则，也称为域完整性规则。通 过这些规则来限制数据库中只能接受符合用户定义完 整性约束条件的数据值， 整性约束条件的数据值，从而保证了数据的正确性和 有效性。 有效性。
关系模型的主要特点有： 关系模型的主要特点有： （1）关系中每一分量不可再分，是最基本的数据单位，即不 ）关系中每一分量不可再分，是最基本的数据单位， 允许有表中表。 允许有表中表。 （2）每一竖列的分量是同属性的，列数根据需要而定，且各 ）每一竖列的分量是同属性的，列数根据需要而定， 列的顺序是任意的。 列的顺序是任意的。 （3）每一横行由一个个体事物的诸多属性构成，且各行的顺 ）每一横行由一个个体事物的诸多属性构成， 序是任意的。 序是任意的。 （4）一个关系是一张二维表，不允许有相同的属性名，也不 ）一个关系是一张二维表，不允许有相同的属性名， 允许有相同的元组。 允许有相同的元组。
（6）关系模式：对关系的描述，一般表示为：关系名 （属性1，属性2，…，属性n） （7）关键字或码（Key）：表中用来唯一确定（标识） 一个元组的某个属性或属性组合。 关键字必须唯一，但它的唯一性不是只对关系的当前元 组构成来确定的。(，)还要考Байду номын сангаас元组构成的将来可能性。 一个关系中，关键字的值不能为空，即关键字的值为空 的元组在关系中是不允许存在的。
3.2.1 传统的集合运算
传统的集合运算，包括并、 传统的集合运算，包括并、差、交、广义笛卡尔积 四种运算。 四种运算。 1、并（Union） 、 ） 关系R与关系 的并记作 关系 与关系S的并记作： 与关系 的并记作： R∪S = { t | t∈R ∨ t∈S } ∪ ∈ ∈ 其结果仍为关系，由属于 或属于 的元组组成。 或属于S的元组组成 其结果仍为关系，由属于R或属于 的元组组成。 2、交（ Intersection） 、 ） 关系R与关系 的交记作 关系 与关系S的交记作： 与关系 的交记作： R∩S = { t | t∈R ∧t∈S } ∈ ∈ 其结果关系仍为关系，由既属于 又属于 的元组组成。 又属于S的元组组成 其结果关系仍为关系，由既属于R又属于 的元组组成。
数据库系统概论习题及答案 填空题
数据库系统概论复习资料：第一章：一选择题：1．在数据管理技术的发展过程中，经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。
在这几个阶段中，数据独立性最高的是阶段。
A．数据库系统 B．文件系统 C．人工管理 D．数据项管理答案：A2．数据库的概念模型独立于。
A．具体的机器和DBMS B．E-R图 C．信息世界 D．现实世界答案：A3．数据库的基本特点是。
A．(1)数据可以共享(或数据结构化) (2)数据独立性 (3)数据冗余大，易移植 (4)统一管理和控制B．(1)数据可以共享(或数据结构化) (2)数据独立性 (3)数据冗余小，易扩充 (4)统一管理和控制C．(1)数据可以共享(或数据结构化) (2)数据互换性 (3)数据冗余小，易扩充 (4)统一管理和控制D．(1)数据非结构化 (2)数据独立性 (3)数据冗余小，易扩充 (4)统一管理和控制答案：B4. 是存储在计算机内有结构的数据的集合。
A．数据库系统 B．数据库 C．数据库管理系统 D．数据结构答案：B5．数据库中存储的是。
A．数据 B．数据模型 C．数据以及数据之间的联系 D．信息答案：C6. 数据库中，数据的物理独立性是指。
A．数据库与数据库管理系统的相互独立 B．用户程序与DBMS的相互独立C．用户的应用程序与存储在磁盘上数据库中的数据是相互独立的 D．应用程序与数据库中数据的逻辑结构相互独立答案：C7. ．数据库的特点之一是数据的共享，严格地讲，这里的数据共享是指。
A．同一个应用中的多个程序共享一个数据集合 B．多个用户、同一种语言共享数据C．多个用户共享一个数据文件D．多种应用、多种语言、多个用户相互覆盖地使用数据集合答案：D8.数据库系统的核心是。
A．数据库B．数据库管理系统C．数据模型D．软件工具答案：B9. 下述关于数据库系统的正确叙述是。
A．数据库系统减少了数据冗余 B．数据库系统避免了一切冗余 C．数据库系统中数据的一致性是指数据类型一致D．数据库系统比文件系统能管理更多的数据答案：A10.将数据库的结构划分成多个层次，是为了提高数据库的①和②。
第3讲关系模型概述
– 集合论提供了关系概念
• 集合论中的关系本身也是一个集合，以具有 某种联系的对象组合——“序组”为其成员 。
第3讲 关系模型概述
3.1关系模型
• 关系的数学描述
– 关系不是通过描述其内涵来刻划事物间 联系的，而是通过列举其外延（具有这 种联系的对象组合全体）来描述这种联 系。
若关系R的一个属性（集）F与关系S的主键Ks对应， 即关系R中的某个元组的F上的分量值也是关系S中某 个元组的Ks上的分量值，则称该属性（集）F为关系R 的外键。 R为参照关系（引用关系），S为被参照关系或目标 关系。关系R和关系S可以是同一个关系。 目标关系的主键Ks和参照关系R的外码F的命名可以 不同，但必须定义在同一（或同一组）域上。
关系 （表） R
学号 98001 98005
姓名 王丙 李甲
出生年月 性别 1980.4 男 1981.8 女
属性 （列）
第3系的数据结构
– 关系与二维表
• 在表中各列从左到右是有序的，关系中属性的次序是 任意的； • 在表中各行从上到下是有序的，关系中元组的次序是 任意的； • 在表中，可能包含重复的行，关系中不能有相同的元 组； • 表中至少含有一个列，但可存在不含任何属性的关系 ，相当于空集合； • 表中允许包含空行（例SQL中），而关系中不允许； • 表是“平面的”或是“二维的”，而关系却是“n维的 ”，是n个域上的一个n元组的集合。
第3讲 关系模型概述
3.1关系模型
• 关系的数据结构
– 关系的定义 笛卡尔积：
给定一组域D1，D2，…，Dn，这n个域的笛卡尔积 为： D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜ di∈Di，i＝1，2，…，n ｝
数据库——关系运算
3.1 集合运算 刘鹤年编写
（属于R而且也属于S）
第3章 关系代数
喜欢跳舞的学生关系R
Sname
Sex
李敬
女
高全英
女
吴秋娟
女
穆金华
男
张欣欣
女
王婷
女
喜欢唱歌的学生关系S 刘鹤年编写
Sname
Sex
赵成刚
男
张峰
男
吴秋娟
女
穆金华
男
孙政先
男
王婷
女
吕文昆
男
孙炜
女
既喜欢跳舞也喜欢唱歌的学生R∩S
Sname
Sex
有相同的域。
则关系R和S的交，将产生一个包含所有既属于R
也属于S的元组的新关系。记作：R∩S。
由于R∩S =R–(R-S),或者R∩S =S–(S-R),
所以R∩S 运算是一个复合运算。
第3章 关系代数
3.1.3 交运算（续）
交操作的示意图，如图3-3所示。
刘鹤年编写
第3章 关系代数
3.1.3 交运算(续)
李敬
16020010 C语言程序设计
李敬
16020011 图像处理
李敬
16020012 网页设计
第3章 关系代数
3.2 特殊的关系运算
3.2 特殊的关系运算 刘鹤年编写
关系数据库是用数学方法处理数据的，关系 间可以进行各种运算，以支持对数据库的各种操 作。我们介绍其中最基本的三种运算：
选择（Selection）
从一组集合的笛卡尔积中，抽取能反映现实世界的， 具有实际意义的子集。该子集即为一个关系。
D1×D2×…×Dn的子集叫做在域D1×D2×…×Dn 上的关系，表示为:
数据库系统原理与应用 目录
5.3 完整性
第6章 数据库的事务处理与数据恢复
6.1 事务管理的基本概念 6.2 并发控制
6.3 数据库恢复
第7章 SQL Server 2000
7.1 SQL Server 2000的安装 7.2 SQL Server 2000的管理工具
7.3 SQL Server 2000数据库对象的操作
第9章 数据库应用程序开发
9.1 数据库应用程序设计方法 9.2 数据库应用程序的体系结构
9.3 数据库与应用程序的接口
9.4 数据库应用程序开发
3.1 SQL概述 3.2 数据定义 3.3 数据查询 3.4 数据更新
3.5 视图
3.6 数据控制
第4章 关系数据库设计理论
4.1 数据依赖 4.2 范式 4.3 关系模式的分解
第5章 数据库安全性和完整性
5.1 数据库的安全性 5.2 SQL Server数据库的安全性
7.4 SQL Server 2000数据库管理 7.5 SQL Server 2000程序设计 7.6 SQL Server 2000安全性管理 7.7 链接服务器
第8章 数据库设计
8.1 数据库设计概述 8.2 需求分析
8.3 概念结构设计
8.4 逻辑结构设计 8.5 数据库的物理设计 8.6 数据库实施 8.7 数据库运行与维护
21世纪高职高专新概念教材
数据库系统原理与应用
目录
第1章 数据库基本知识 第2章 关系数据库
数据库系统概论复习重点
数据库系统概论复习重点第一章绪论1.数据库系统的基本概念：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员构成。
2.数据库管理系统的主要功能：数据定义功能、数据操作功能、数据库的运行管理、数据库的建立和维护。
3.数据模型的分类：概念模型、逻辑模型。
4.概念模型的表示：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型、对象关系模型。
5.数据管理技术的产生和发展经历的三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。
6.实体是现实世界中客观存在，且能相互区别的。
7.数据模型的组成要素：数据结构、数据操作、数据的完整性的约束条件。
8.DBS包括DB和DBMS，而DB与DBSM是相互独立的。
9.概念模型独立于操作。
10.数据库三级结构有利于保证数据的安全性和独立性。
11.数据库物理存储视图为内模式12.用户通过DML语言对数据进行操作，其实是在操作外模式中的记录。
13.数据库系统的三级模式结构：外模式、模式、内模式。
14.有了“模式/内模式映像”可以保证数据的物理独立性。
15.数据库系统的核心是——数据库。
16.数据库系统的三级模式存在有二级映像，使之可以有较高的数据独立性。
17.数据库的外部存储方法和存储设备变化不影响逻辑结构，这种情况为物理数据独立性。
第二章关系数据库1.本章重点：关系数据库概念，可以用关系表达式来表达实际问题，可以用元祖表达式来表达实际问题，可以用域表达式来表达实际问题。
可以将这三种表达式相互转换。
2.关系代数运算：并、交、笛卡儿积、选择、投影。
3.常用的关系运算：关系代数、关系演算。
5.“列”可以出自一个域。
6.DBMS和OS之间的关系是：DBMS可以调用OS。
7.关系演算谓词变元可分为：元祖关系、演算关系、域关系演算。
8.若Sno由八位数组成，则此种情况称为：用户定义完整性。
9.一般情况下“R”“S”连接，则“R”“S”必有相同的属性。
数据库中的关系代数理论
数据库中的关系代数理论关系数据库是现代计算机科学中最重要的一部分。
管理数据和信息，为构建复杂的应用程序提供了基础平台。
关系数据库是结构化数据库管理系统（DBMS）中最常见的一种，这是一种基于关系模型的数据存储方式。
在一个关系数据库中，您将数据组织成表，其中每个表代表一种特定的实体类型。
每个表都有列，这些列表示该实体的属性。
这些表还关联到其他表，以描述实体之间的复杂关系。
但是，如何处理这些关系呢？这时候就需要用到关系代数。
首先，关系代数定义了一些基本操作，如选择、投影和连接，它们允许我们处理和组合关系。
下面是这些操作的详细介绍。
选择选择操作允许您从一个表中选择满足特定条件的行。
具体来说，选择操作使用一个称为谓词的条件，该条件根据表中的值评估为true或false。
只有评估为true的所有行才会出现在结果中。
例如，在一个包含所有员工的表中，如果您只想选择属于某个部门的员工，您可以使用选择操作。
投影投影操作允许您从表中选择出特定的列，并形成新的表。
例如，在一个包含所有员工的表中，如果您只需要显示雇员姓名和薪金，您可以使用投影操作。
连接连接操作允许您将两个表中符合特定条件的行结合起来。
通常，连接的一个条件是两个表都具有相同的列，例如，同一个公司中的两个部门各自有一个“负责人”列，这些列应该匹配为连接条件。
连接的结果是一个新表，其中包含两个原始表的所有列。
容易理解的关系代数操作是以上面三个基本操作的组合方式。
这种组合形成了一些额外的操作，例如集合操作，并且可以创建更复杂的查询和分析。
例如，您可以将选择和投影操作结合起来来查找所有工资超过某个金额的员工的姓名和薪资。
另一个广泛使用的操作是聚合操作。
聚合允许您在行组之间执行操作，然后将单个值返回给结果表。
这些操作包括计算平均值、求和、最大值、最小值等。
例如，您可以找到平均工资最高的部门，这需要将工资字段加起来，然后通过部门表将结果分组。
总之，关系代数是关系数据库的核心理论。
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数据库系统原理及MySQL应用教程(第2版)
课后习题参考答案
第3章关系代数与关系数据库理论
1、候选码：若关系中的某一属性或属性组的值能唯一地标识一个元组，则该属性或属性组为候选码。
主码：若一个关系中有多个候选码，则选定其中一个为主码
组合码：多个属性构成的主码。
外码：关系R中的一个属性组，它不是R的主属性，但它与另一个关系S中的主码相对应，则称这个属性组为R的外码或外键。
2、关系模型的完整性有三类：实体完整性，参照完整性和用户定义完整性。
实体完整性：例如学生关系中，学号为主码，则学号的值必须唯一且非空。
参照完整性：成绩关系中，学号是外码，则学号的取值必须是学生关系中学号的有效值或取空值。
3、连接运算符是“=”的连接运算称为等值连接。
它是从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A，B属性值相等的那些元组；自然连接是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉。
4 D
5 B
6 B
7 A
8 B
9 A 10 DBC 11 B 12 D 13 C 14 B 15 C 16 C 17 D 18 A 19 D 20 C 21 B 22 A 23 AD 24 D 25 A
26 （1）不能，因为一个关系主键取值必须唯一。
表中已有主键值“09088”，所以违背了实体完整性
（2）不可以，因为专业表中为专业名称设置唯一约束；插入的新记录违背了这一完整性约束
（3）不可以，参照完整性要求外键取值必须是另一个关系主键的有效值或空值，
教师表中的专业为外键，参照专业表中的专业号，“JK”不是专业表中的主键值，所以不可以更改。
(4) 不能，因为教师表中有专业为“CS”的记录,若删除，则违背了实体完整性。
27
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4）
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28、（1）基本的FD有三个：
（职工编号，日期）→日营业额
职工编号→部门名
部门名→部门经理
R的关键码为（职工编号，日期）。
（2）R中有两个这样的FD：
（职工编号，日期）→（部门名，部门经理）
职工编号→（部门名，部门经理）
可见前一个FD是局部依赖，所以R不是2NF模式。
R应分解成R1（职工编号，部门名，部门经理）
R2（职工编号，日期，日营业额）
此处，R1和R2都是2NF模式。
（3）R2已是3NF模式。
在R1中，存在两个FD：职工编号→部门名
部门名→部门经理
因此，“职工编号→部门经理”是一个传递依赖，R1不是3NF模式。
R1应分解成R11（职工编号，部门名）
R12（部门名，部门经理）这样，ρ= { R11，R12，R2 }是一个3NF模式集。
29、（1）基本的FD有：
教师编号→教师姓名，教师职称
系编号→系名称，系地址
课程号→课程名，学分
教师编号→系编号，系名称，系地址
R的关键码为（教师编号，课程号）。
部分依赖：教师编号→教师姓名，教师职称
课程号→课程名，学分
传递依赖：教师编号→系名称，教师编号→系地址
（2）设计不合理，存在插入异常，更新异常，删除异常和数据冗余
（3）规范化为R1（教师编号，教师姓名，教师职称）R2（系编号，系名称，系地址）R3（课程号，课程名，学分）。